李才林,閆偉偉,吳海柱,秦少偉,趙利峰
(桂林旅游學(xué)院 廣西 桂林 541006)
“食品生物技術(shù)”是食品類(本科)專業(yè)的專業(yè)課。從科學(xué)研究上講,食品生物技術(shù)借助現(xiàn)代分子生物學(xué)的相關(guān)理論,利用五大生物工程技術(shù),研究食品微生物學(xué)、食品化學(xué)、食品加工和食品檢驗(yàn)等方面的基本知識(shí)和基本技能,進(jìn)行食品的研發(fā)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)、分析、品控等;例如:新款零食的研發(fā)與生產(chǎn),香腸、肉脯等肉制品的加工,酸奶、牛奶、奶片等乳制品的加工,食品營(yíng)養(yǎng)成分和添加劑的檢驗(yàn)與分析,食品品質(zhì)和衛(wèi)生的把控等[1]。從學(xué)習(xí)內(nèi)容上講,“食品生物技術(shù)”課程的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容包括基因工程、蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞工程、酶工程和發(fā)酵工程等食品生物技術(shù)的基本理論和手段,以及這五大工程和技術(shù)在食品工程中的運(yùn)用等;同時(shí)涵蓋食品生物技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史和食品生物技術(shù)領(lǐng)域在國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展等相關(guān)內(nèi)容,整體內(nèi)容體現(xiàn)生物技術(shù)在食品產(chǎn)業(yè)的影響和該技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展方向[1-2]。從課程目標(biāo)上講,在知識(shí)目標(biāo)上,學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí),需要掌握生物技術(shù)的五大工程,理解生物技術(shù)的下游過程及上下游技術(shù)的關(guān)系,了解食品安全的常用檢測(cè)方法;在能力目標(biāo)上,學(xué)生通過本科程的學(xué)習(xí),可以提高自身的專業(yè)能力,有利于在走上工作崗位后為食品行業(yè)把好食品質(zhì)量和食品安全關(guān),為運(yùn)用先進(jìn)生物技術(shù)去設(shè)計(jì)新型食品、開發(fā)新食品原料,以及革新食品生產(chǎn)工藝提供知識(shí)和技術(shù)儲(chǔ)備;在素質(zhì)目標(biāo)上,食品生物技術(shù)要培養(yǎng)具有獨(dú)立思考、分析和解決問題能力的學(xué)生,為后續(xù)課程學(xué)習(xí)及職業(yè)能力、創(chuàng)新精神、科學(xué)作風(fēng)和綜合素質(zhì)的提升打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。桂林旅游學(xué)院休閑與健康學(xué)院2019 級(jí)的食品質(zhì)量與安全專業(yè)的“食品生物技術(shù)”在第六學(xué)期開設(shè),理論課程26 個(gè)學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)課程6 個(gè)學(xué)時(shí)。學(xué)生在開課之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了“食品生物化學(xué)”“食品分析”“食品微生物學(xué)”等課程,具有一定知識(shí)儲(chǔ)備。通過本課程學(xué)習(xí)為后續(xù)食品保鮮、食品加工、食品開發(fā)、食品貯藏、食品安全與質(zhì)量控制等相關(guān)課程的學(xué)習(xí)打下理論和技能基礎(chǔ)。
“食品生物技術(shù)”課程內(nèi)容分為兩個(gè)部分:一是基礎(chǔ)部分,主要包括基因工程、蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞工程、酶工程和發(fā)酵工程等基本理論和技術(shù)。這些理論技術(shù)涉及生物學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)理論,知識(shí)比較抽象,內(nèi)容綜合性強(qiáng),而食品專業(yè)學(xué)生的生物學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備相對(duì)薄弱,大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)效果欠佳。特別是在學(xué)習(xí)基因工程和細(xì)胞工程等內(nèi)容時(shí),新概念、新知識(shí)都讓學(xué)生茫然不知所措,對(duì)知識(shí)脈絡(luò)和章節(jié)間的關(guān)系不能很好地領(lǐng)悟和掌握,久而久之逐漸喪失對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。二是應(yīng)用部分,主要包括分離技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)和廢物治理技術(shù)。這些學(xué)習(xí)內(nèi)容實(shí)踐性強(qiáng),特別是和各種生產(chǎn)案例相結(jié)合,知識(shí)呈現(xiàn)一定程度的碎片化,學(xué)生不容易抓住重點(diǎn),也不容易總結(jié)和記憶。筆者從近幾年的教學(xué)實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)學(xué)生在食品生物技術(shù)上普遍感到難度較大,學(xué)習(xí)耗時(shí)較多,考試成績(jī)不理想等,所以有必要探索一種新穎和有效的教學(xué)方法,一方面來(lái)提高學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)“食品生物技術(shù)”的興趣,另一方面幫助學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行梳理和總結(jié)。
近幾年,一些比較熱門的教學(xué)方法陸續(xù)在課堂教學(xué)中得到實(shí)踐和應(yīng)用,比如LBL(lecture-based learning)教學(xué)法即強(qiáng)調(diào)利用多媒體與板書相結(jié)合的方式、系統(tǒng)地講解基本知識(shí)和基本理論,并注重講授過程中對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行及時(shí)的指導(dǎo)[3]。PBL(problem-based learning)教學(xué)法又名問題教學(xué)法,這種教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)以問題為學(xué)習(xí)導(dǎo)向,在教學(xué)過程中以學(xué)生為中心,最大限度地把學(xué)生當(dāng)作課堂的主體,讓學(xué)生在思考問題、解決問題的過程中完成學(xué)習(xí)[4-7]。TBL(team-based learning)教學(xué)法強(qiáng)調(diào)教學(xué)要以學(xué)生為中心、以團(tuán)隊(duì)為基礎(chǔ),從而讓學(xué)生通過團(tuán)隊(duì)討論、團(tuán)隊(duì)協(xié)作提高學(xué)習(xí)能力、協(xié)作能力和自我管理能力[8-9]?!癝andwich”又稱“三明治”教學(xué)模式,該模式通過在教學(xué)中增加小組討論環(huán)節(jié),達(dá)到促進(jìn)師生、生生之間交流,從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,提高學(xué)生自我學(xué)習(xí)、自我思考的能力[10]。在眾多教學(xué)方法中,思維導(dǎo)圖(Mind Mapping)是一種培養(yǎng)學(xué)生自我建立知識(shí)架構(gòu)的有效方法。該教學(xué)方法又稱心智導(dǎo)圖,能夠培養(yǎng)學(xué)生的圖像式思維和圖像式思考,是一種簡(jiǎn)單高效的教學(xué)輔助工具。自20 世紀(jì)70 年代被英國(guó)學(xué)者Tony Buzan 創(chuàng)立以來(lái),因?yàn)樗梢岳美L畫技巧,圖文并重地把各級(jí)主題的隸屬關(guān)系與層級(jí)表現(xiàn)出來(lái),將主題關(guān)鍵詞與特定的顏色各圖像在大腦中建立記憶鏈接,能夠充分發(fā)揮左右腦的邏輯與思維優(yōu)勢(shì),開啟大腦的無(wú)限潛能,增強(qiáng)人類的總體規(guī)劃能力、學(xué)習(xí)記憶能力、立體思維能力,所以許多學(xué)者認(rèn)為思維導(dǎo)圖是一種突破性的教學(xué)輔助工具[11-12]。目前,很多教育發(fā)達(dá)國(guó)家的學(xué)校已經(jīng)普遍推廣使用思維導(dǎo)圖,并將其上升到國(guó)家教育改革策略的高度,在實(shí)際教學(xué)實(shí)踐中也取得了顯著成效。例如,思維導(dǎo)圖在新加坡成為從幼兒園到大學(xué)的必修課程;思維導(dǎo)圖教學(xué)模式也在大多數(shù)美國(guó)學(xué)校得到了應(yīng)用,許多教師認(rèn)為這種教學(xué)方法是未來(lái)的教學(xué)工具[13-15]。
因此,為幫助學(xué)生高效掌握“食品生物技術(shù)”課程的知識(shí)內(nèi)容,構(gòu)建完整的食品生物技術(shù)知識(shí)框架和體系,培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維能力和邏輯歸納能力,并提高學(xué)生學(xué)習(xí)“食品生物技術(shù)”的興趣和效率,我們嘗試將思維導(dǎo)圖模式引入“食品生物技術(shù)”課程的教學(xué)實(shí)踐中,以期達(dá)到融會(huì)貫通和學(xué)思結(jié)合的良好效果。
以桂林旅游學(xué)院休閑與健康學(xué)院食品質(zhì)量與安全專業(yè)兩個(gè)班級(jí)的學(xué)生為研究對(duì)象,這兩個(gè)班級(jí)各30 名學(xué)生,均為統(tǒng)招學(xué)生,入學(xué)成績(jī)相當(dāng),使用教材相同。
1.2.1 教學(xué)實(shí)施過程
桂林旅游學(xué)院“食品生物技術(shù)”課程在第六學(xué)期開設(shè),理論課時(shí)26 個(gè),每周2 節(jié)課。對(duì)2019 級(jí)食品質(zhì)量與安全專業(yè)的兩個(gè)班級(jí),在其中一個(gè)班級(jí)以傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué),在另一個(gè)班級(jí)用思維導(dǎo)圖模式進(jìn)行教學(xué)。傳統(tǒng)教學(xué)班級(jí)和思維導(dǎo)圖教學(xué)班級(jí)的教學(xué)內(nèi)容相同,同步進(jìn)行授課。對(duì)思維導(dǎo)圖班級(jí)而言,在每一章的課堂教學(xué)結(jié)束后,要求該班級(jí)學(xué)生繪制本章節(jié)知識(shí)的思維導(dǎo)圖,進(jìn)行重難點(diǎn)的梳理,提倡通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)來(lái)展現(xiàn)主題。
對(duì)于思維導(dǎo)圖班級(jí)的學(xué)生而言,并非只是簡(jiǎn)單要求學(xué)生制作某一章節(jié)的思維導(dǎo)圖而已,而是教師在多個(gè)環(huán)節(jié)方面下功夫,力求學(xué)生在思維導(dǎo)圖這種形式上的學(xué)習(xí)效果最大化。例如“食品生物技術(shù)”的第二章食品與基因工程,學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)完第二章內(nèi)容后,首先,要求教師引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行課堂討論,及時(shí)對(duì)本章節(jié)的內(nèi)容和知識(shí)要點(diǎn)進(jìn)行歸納、總結(jié)和梳理,并在此過程中,提醒學(xué)生對(duì)本章中相似知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行甄別。通過教師在這一環(huán)節(jié)的引導(dǎo)和啟發(fā)可有效避免學(xué)生課后對(duì)所學(xué)知識(shí)總結(jié)的懈怠、擱置和拖延現(xiàn)象,能夠使學(xué)生形成一個(gè)有效的閉環(huán)學(xué)習(xí)模式。同時(shí),在這一環(huán)節(jié)中,為使學(xué)生更好地理解和掌握本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí),要求教師還要盡量做到把知識(shí)點(diǎn)化繁為簡(jiǎn),比如需要學(xué)生掌握基因工程的五個(gè)操作步驟:目的基因的分離和制備、載體和基因的限制性酶酶切、載體和基因連接形成重組體DNA、重組體DNA 轉(zhuǎn)化感受態(tài)細(xì)胞、含有重組DNA 的陽(yáng)性細(xì)胞的篩選和增殖等,這些知識(shí)點(diǎn)較為枯燥和龐雜,對(duì)于食品專業(yè)的學(xué)生來(lái)講,由于他們的生物學(xué)背景相對(duì)較為缺乏,對(duì)這些繁雜和晦澀的知識(shí)難以很好地理解和掌握。所以,為了方便學(xué)生理解和記憶,教師可以將基因工程的五個(gè)煩瑣操作步驟總結(jié)為五個(gè)字——“分、切、連、轉(zhuǎn)、選”,這樣,學(xué)生通過對(duì)這五個(gè)字的記憶,再結(jié)合課堂上所學(xué)的詳細(xì)知識(shí)內(nèi)容,就能夠扎實(shí)和牢固地掌握基因工程的操作步驟。
其次,教師在引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生總結(jié)的基礎(chǔ)上,要求思維導(dǎo)圖班級(jí)的學(xué)生繪制本章的思維導(dǎo)圖。在這一環(huán)節(jié)中,教師著重提醒學(xué)生把握本章節(jié)的重難點(diǎn)內(nèi)容以及各部分知識(shí)點(diǎn)的脈絡(luò)層次和結(jié)構(gòu)關(guān)系。根據(jù)第二章食品與基因工程的組織框架和脈絡(luò)層次,該章總體可分為八個(gè)部分:概述、工具酶、目的基因的制備、基因載體、基因重組、轉(zhuǎn)化增殖和表達(dá)、基因工程在食品中的應(yīng)用以及后基因組學(xué)等。其中,基因工程的操作步驟、目的基因的制備、陽(yáng)性克隆的篩選等為其重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容,這些知識(shí)點(diǎn)均需要學(xué)生重點(diǎn)去理解和掌握。所以,要求學(xué)生在對(duì)本章思維導(dǎo)圖進(jìn)行組織、構(gòu)思和設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)這些重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容能夠做到有所側(cè)重,分清楚主次,并且還可以通過標(biāo)記一些特殊符號(hào)或突出文字顏色等多種方式體現(xiàn)在思維導(dǎo)圖中。比如,可以用五角星標(biāo)記概述中基因工程的概念和操作步驟、工具酶中限制性內(nèi)切酶的特點(diǎn)和種類、目的基因制備中的PCR方法、基因載體的特征、基因轉(zhuǎn)化的條件以及陽(yáng)性克隆的篩選方法等這些重點(diǎn)內(nèi)容。通過這種重點(diǎn)標(biāo)注方式,能夠使學(xué)生對(duì)本章節(jié)的重難點(diǎn)知識(shí)做到心中有數(shù)、一目了然,從而建立起一套完整的知識(shí)架構(gòu)和體系。
最后,要求學(xué)生對(duì)本章思維導(dǎo)圖進(jìn)行知識(shí)輸出。在該環(huán)節(jié),學(xué)生先進(jìn)行分組,組成4―5 人的小組,然后以小組為單位進(jìn)行思維導(dǎo)圖的課堂匯報(bào)。小組內(nèi)每位學(xué)生匯報(bào)時(shí)間為5 分鐘,主要匯報(bào)自己制作本章思維導(dǎo)圖的設(shè)計(jì)思路和表現(xiàn)形式,同時(shí)也考查學(xué)生對(duì)本章節(jié)重點(diǎn)知識(shí)的掌握程度。不僅如此,本環(huán)節(jié)中在每個(gè)小組學(xué)生匯報(bào)完后,還需要由其他組學(xué)生對(duì)該組學(xué)生進(jìn)行課堂點(diǎn)評(píng),點(diǎn)評(píng)內(nèi)容包括對(duì)知識(shí)的理解、思維導(dǎo)圖的表現(xiàn)形式和風(fēng)格以及語(yǔ)言表達(dá)能力等多個(gè)方面,并且還可以針對(duì)本章內(nèi)容對(duì)該組學(xué)生進(jìn)行提問,然后根據(jù)匯報(bào)學(xué)生的課堂表現(xiàn)分別給出本組學(xué)生該章思維導(dǎo)圖匯報(bào)的得分成績(jī)。學(xué)生的課堂得分成績(jī)最終會(huì)計(jì)入本組學(xué)生的平時(shí)成績(jī),并納入其期末總評(píng)成績(jī)中。所以,在該思維導(dǎo)圖的匯報(bào)和展示環(huán)節(jié)中,不僅要求學(xué)生能夠?qū)Ρ菊鹿?jié)的知識(shí)點(diǎn)和結(jié)構(gòu)脈絡(luò)了如指掌,思維導(dǎo)圖設(shè)計(jì)合理、脈絡(luò)清晰,而且還要求有流利和清晰的語(yǔ)言表達(dá)能力,能夠流暢和清楚地通過思維導(dǎo)圖來(lái)匯報(bào)本章的知識(shí)內(nèi)容,要求學(xué)生既會(huì)做又會(huì)說(shuō)。這一環(huán)節(jié)的最后,教師對(duì)每組學(xué)生進(jìn)行總體指導(dǎo)和總結(jié),指出每組學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)和不足,對(duì)于優(yōu)勢(shì)方面,引導(dǎo)其他學(xué)生如何借鑒,而對(duì)于不足之處,則給出具體建議和參考,以利于以后思維導(dǎo)圖任務(wù)的完善和提高。該環(huán)節(jié)把學(xué)生的課堂得分與其期末總評(píng)進(jìn)行掛鉤,這種形式不僅能夠極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,促使其在課堂學(xué)習(xí)及設(shè)計(jì)思維導(dǎo)圖等各個(gè)環(huán)節(jié)下功夫,而且也極大地鍛煉了學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。
1.2.2 教學(xué)效果評(píng)價(jià)
成績(jī)?cè)u(píng)定:采用期末閉卷形式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核,傳統(tǒng)教學(xué)班級(jí)和思維導(dǎo)圖班級(jí)均采用同一試卷進(jìn)行考試,試題難度、試題數(shù)量均相同。
學(xué)習(xí)興趣評(píng)價(jià):以問卷形式進(jìn)行調(diào)查,內(nèi)容涉及學(xué)生自身對(duì)“食品生物技術(shù)”課程難易程度的認(rèn)識(shí)、重點(diǎn)內(nèi)容的掌握技巧、未來(lái)進(jìn)一步深造的意愿方向以及課堂匯報(bào)的收獲等。
經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的思維導(dǎo)圖方法在“食品生物技術(shù)”課程教學(xué)中的探索和嘗試,通過對(duì)比傳統(tǒng)班級(jí)和思維導(dǎo)圖班級(jí)的期末考試成績(jī),我們發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)教學(xué)班相比,采用思維導(dǎo)圖教學(xué)的班級(jí)期末考試平均成績(jī)(82.35±9.24)明顯高于傳統(tǒng)教學(xué)班級(jí)的平均成績(jī)(73.22±11.14),說(shuō)明思維導(dǎo)圖這種教學(xué)模式對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)是一種有效的方法。
通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn),相比傳統(tǒng)教學(xué)班級(jí)的學(xué)生而言,思維導(dǎo)圖班級(jí)的學(xué)生對(duì)“食品生物技術(shù)”課程的重難點(diǎn)有較準(zhǔn)確的把握,且能夠自覺尋找適合自己的學(xué)習(xí)和記憶方法,對(duì)本課程的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣明顯高漲。并且思維導(dǎo)圖班級(jí)的多數(shù)學(xué)生在未來(lái)選擇考研方向上,愿意選擇考試生物科目的專業(yè)和學(xué)校。
表1 思維導(dǎo)圖教學(xué)班級(jí)與傳統(tǒng)教學(xué)班級(jí)教學(xué)效果比較
隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展,人們對(duì)食品的營(yíng)養(yǎng)性、可口性、安全性的要求越來(lái)越高[16]。近年來(lái),伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,食品加工過程中現(xiàn)代生物技術(shù)的使用也越來(lái)越廣泛,食品生物技術(shù)提高了食品的產(chǎn)量、拓展了食品來(lái)源、保證了食品的質(zhì)量[17-18]。正因?yàn)樯鲜鲈?,學(xué)好“食品生物技術(shù)”課程對(duì)食品質(zhì)量與安全、食品科學(xué)工程等食品類專業(yè)的學(xué)生有重要的意義。但這門課程涉及大量生物學(xué)相關(guān)的知識(shí),特別是五大工程的一些內(nèi)容,例如基因編輯,知識(shí)較為抽象,內(nèi)容綜合性強(qiáng),即便生物專業(yè)的學(xué)生也不容易理解掌握。食品專業(yè)學(xué)生的生物學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備相對(duì)薄弱,大多數(shù)學(xué)生要理解和掌握這些內(nèi)容就更不容易。而在學(xué)習(xí)發(fā)酵工程等內(nèi)容時(shí),又涉及物理化學(xué)和食品工程的內(nèi)容,新概念、新知識(shí)都讓學(xué)生茫然不知所措,對(duì)知識(shí)脈絡(luò)和章節(jié)間的關(guān)系不能很好地領(lǐng)悟和掌握,久而久之逐漸喪失了對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。作為一門交叉學(xué)科,“食品生物技術(shù)”涉及生物、食品、物理化學(xué)等多個(gè)學(xué)科的內(nèi)容,其內(nèi)容繁雜,代謝途徑縱橫交錯(cuò),既枯燥又抽象,導(dǎo)致在“食品生物技術(shù)”的實(shí)際授課中存在教師難教會(huì),學(xué)生難學(xué)懂的問題。所以,如何走出這個(gè)困局,讓學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)本課程津津有味而樂此不疲一直是一線教師考慮的問題。
思維導(dǎo)圖作為一種發(fā)散性思維工具,極大地解決了這個(gè)難題。學(xué)生在學(xué)習(xí)完一個(gè)章節(jié)后,特別對(duì)于跨時(shí)間長(zhǎng)的多學(xué)時(shí)章節(jié),及時(shí)梳理和總結(jié)本章知識(shí)點(diǎn),構(gòu)建知識(shí)框架和知識(shí)關(guān)聯(lián)層次,從而理清本章節(jié)整體知識(shí)脈絡(luò)和邏輯關(guān)系。我們通過在“食品生物技術(shù)”課程中實(shí)施思維導(dǎo)圖的教學(xué)方法,不僅使學(xué)生掌握了所學(xué)課程知識(shí),形成一套完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系,而且培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)知識(shí)內(nèi)容的梳理意識(shí)和總結(jié)能力,為未來(lái)走上社會(huì)或進(jìn)行深造打下良好的素質(zhì)基礎(chǔ)。
實(shí)踐證明,將思維導(dǎo)圖的教學(xué)方法融入“食品生物技術(shù)”課程,相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)模式,是一種創(chuàng)新和改革,有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì),這種教學(xué)方法能夠很好地增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,能夠幫助學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)的知識(shí)體系框架,有效提升教育質(zhì)量和教學(xué)效果。